【正文】 0 . 8 5 . 8 5 10 . 3 6 42 . 0 0 . 7dxyxH? ? ? 求的切點(diǎn)橫坐標(biāo) x= 縱坐標(biāo) y= 溢流堰堰頂以下曲線 Y= 21。 堰頂上游曲線采用三段圓弧復(fù)合連接，這樣可使堰面曲線與上游面平滑連接，改善堰面壓強(qiáng)分布，減小負(fù)壓。定型設(shè)計(jì)水頭為校核洪水及其相應(yīng)的最大水頭的75%95%，取 80%，則定型設(shè)計(jì)水頭： Hd=（ ） 80%= 取定型設(shè)計(jì)水頭為 4m。 第二章 泄洪建筑物的水利設(shè)計(jì) 第一節(jié) 溢流堰堰面曲線設(shè)計(jì) 一、 溢流堰堰型和定型設(shè)計(jì)水頭的確定 由于樞紐大壩為 高的中壩，決定采用 壩體工程量小，流量系數(shù)較小的 WES堰型。 查水位庫(kù)容曲線得汛限水位為 ，即起調(diào)水位為 。 第二節(jié) 調(diào)洪計(jì)算 要求：百年一遇洪水時(shí)，下游河道安全泄量 ≤ 450m179。 γ推 =179。 懸移質(zhì)汛期排沙比取 80%，所以年淤沙量中懸移質(zhì) （ 180%） = 萬(wàn)噸，推移質(zhì) 萬(wàn)噸 。 ⑵ 壩體壩內(nèi)鋼筋以及基巖的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)； ⑶ 混凝土中的滲透壓力； ⑷ 溢流泄水時(shí)的水力學(xué)觀測(cè)； ⑸ 泥沙壓力； ⑹ 其他研究觀測(cè)。淤積和沖刷情況等。 ⑸ 壩體的岸縫兩側(cè)埋入觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)或儀器，然后定期用十分尺或游標(biāo)尺測(cè)伸縮縫的變形。第二種是視準(zhǔn)線法，第三種是垂球法。 ⑷ 壩體的水平位移。 ⑶ 壩體及地面的沉陷觀測(cè)。不論是漏水量劇增或劇減，都進(jìn)行分析處理，漏水量減少時(shí) 。 ⑵ 通過壩基及壩體的滲漏觀測(cè)，可及時(shí)處理。其布置詳見圖紙。 二、 閘墩 閘墩的頭部做成圓形，尾部做成 流線型，其厚度為 1m，長(zhǎng)度 。 第二節(jié) 壩體細(xì)部構(gòu)造 一、 導(dǎo)墻 因?yàn)橐缌餮咴O(shè)計(jì)的是 非常溢流壩，只有上游來的洪水超過設(shè)計(jì)洪水時(shí)才啟用，因此以校核洪水作為導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)時(shí)的控制條件。 34 四、壩體與基巖的連接 一般采用坐墊，在壩體與基巖之間設(shè)一層比壩底寬較大的墊層。排水孔距為 3m，孔徑為 ，孔深取帷幕深度的 倍，即 15m。深入兩岸的深度取 倍的壩高 30m，并與河床部位的帷幕連接起來。根據(jù)規(guī)范可知通常在 倍的壩高范圍內(nèi)，當(dāng)壩基下游明顯的隔水層，為深入隔水層 35m，另外根據(jù)掩體的透水性及其單位吸水量 (中壩單位吸水量值在 )來控制。 ，方便施工。一般布置在靠近壩體上游面壩軸線附近，自河床向兩岸延伸。 二、帷幕灌漿 其目的是降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，減少壩基流量。 巖基開挖后，在澆筑混凝土之前，需要進(jìn)行徹底的清理和沖洗。并且在開挖過程中，最好利用巖面的自然坡度，使壩基面傾向上游，有意降低壩踵高程，在壩踵或壩趾處可挖成齒壩以利穩(wěn)定。根據(jù)壩址的地質(zhì)資料分析，該樞紐需進(jìn)行以下 幾方面的處理： 一、 開挖 根據(jù) 《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求， 7030m 的中壩可建在微風(fēng)化上部基巖上。防止巖石長(zhǎng)期在水的浸泡下其強(qiáng)度等工程性能降低。 ，經(jīng)消能計(jì)算驗(yàn)證，均滿足要求。 。 ⑵ 反弧半徑：在滿足挑射要求下應(yīng)盡可能的小，節(jié)省工程量，有利于壩體穩(wěn)定，通過初步計(jì)算，確定反弧半徑 12m。 挑流消能方案主要尺寸的選擇確定： 根據(jù)規(guī)范要求：挑射距離的反弧半徑為 412 倍的收縮水深，挑坎高程應(yīng)高出下游為水位 12m，而挑角同時(shí)應(yīng)滿足挑距和沖刷坑深度不危及壩體穩(wěn)定安全，結(jié)合本工程具體情況特點(diǎn)，壩基巖石據(jù)下游水面之距深度都在 10m 以上，而且抗沖性能較好，挑坎最大單寬流量 為 179。 挑流消能適用條件為：下游水勢(shì)厚度大，基巖堅(jiān)硬，抗沖刷能力大，高水頭泄流建筑物的下游消能方式具有效能 效果好，工程造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，下游水位變化對(duì)效能效果影響不大，流態(tài)較穩(wěn)定，結(jié)合本工程地質(zhì)地形條件，壩基位于基巖上，河床基巖覆蓋層厚，基巖也比較堅(jiān)硬，沖坑形成水墊加強(qiáng)對(duì)基巖的保護(hù)作用。 面流消能要求下游水有足夠的水位且比較穩(wěn)定。 底流消能具有安 全可靠，效能效果好，下游水面波動(dòng)小，對(duì)兩岸沖刷較輕，但由于本工程泄流量大，河床覆蓋層厚，從而使消力池工程量大，而且消力池護(hù)坦的穩(wěn)定也是一個(gè)問題。而且校核洪水極為罕見，同時(shí)在此水頭下堰面泄流時(shí)間很短，故不會(huì)產(chǎn)生工程問題。理想的定型設(shè)計(jì)水頭，應(yīng)使堰面具有較大的過流能力，同時(shí)在運(yùn)行過程中不產(chǎn)生過大負(fù)壓。 32 二 、 定型設(shè)計(jì)水頭的確定 定型設(shè)計(jì)水頭過大，在通常泄流時(shí)，因水頭較小，過流能力低，對(duì)低水頭泄洪量小。 第二節(jié) 溢流壩剖面設(shè)計(jì) 一、 壩型設(shè)計(jì) 根據(jù)樞紐大壩高度為 ，同時(shí)泄流能力要求較大，對(duì)于五百年一遇的洪水，最大水頭為 ，泄流量為 179。 底孔檢修門采用閘上封管來平壓，此種設(shè)備不需設(shè)平壓管，也不易引起閘門震動(dòng)，并在工作門與檢修門之間設(shè)直徑為 φ 25 的通氣孔，供平壓充水排氣用。 弧形工作閘門半徑 8m，使用油壓式啟閉機(jī)，設(shè)在壩體內(nèi)。 底孔泄流與下游銜接形式采用挑流消能，選擇的根據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的公式和方法同溢流壩下游消能方式相同，為了減少下游水位對(duì)挑流水流的頂托影響，使射流很快挑出水面，且由于底孔單孔較大，對(duì)巖基的沖刷能力大，故采用挑射角 ? =30176。進(jìn)口有壓段采用壓力強(qiáng)度變化不突然，不產(chǎn)生負(fù)壓的壓坡式。設(shè)計(jì)成有壓洞時(shí) ，洞中充滿高壓水流，對(duì)壩體 應(yīng)力應(yīng)力影響大，不利于壩體的穩(wěn)定，使洞身的襯砌造價(jià)高（鋼板襯砌），故一般將排沙泄洪洞常設(shè)置成無(wú)壓洞 ，在本水利樞紐中采用施工方便，工程造價(jià)相對(duì)有壓洞較小，壓板式進(jìn)口設(shè)計(jì)計(jì)算方式，即進(jìn)口一小段有壓段，在工作閘門后，根據(jù)規(guī)范要求，洞頂高出水面 30cm 以上，洞頂設(shè)有直徑為 的排氣孔，以保證水流流態(tài)為無(wú)壓，水面不接觸洞頂。 根據(jù)大壩的穩(wěn)定應(yīng)力分 析得壩體的最大底寬 B=，壩頂寬 5m，壩頂高程為，壩底高程 1188m，最大壩高 ，上游坡比 n=，下游坡比 n=，上游起坡點(diǎn)高程 ，下游起坡點(diǎn)高程為 ，帷幕中心壩踵距 7m，排水中心壩踵距 ，壩體排水管到上游面的距離 4m，壩體長(zhǎng)度 350m。 h— 計(jì)算點(diǎn)的靜水頭， m 3壩體下游面的最大主壓應(yīng)力，不得大于混凝土的容許壓應(yīng)力。 1在應(yīng)力中計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)，要求 ? ? 0，即 ? 為壓應(yīng)力，由計(jì)算結(jié)果可知均滿足要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，特殊荷載比基本組合荷載增加820%，而［ K］則允許降低 510%。 表 53 壩基面處的應(yīng)力情況 單位： KN/㎡ 計(jì)算情況 maxy? miny? x? x? 1? 2? ? 正常蓄水位 設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位 地震情況 空庫(kù)情況 完建情況 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SDJ2178）中壩基面的 垂直應(yīng)力應(yīng)符合下列要求： 1. 運(yùn)用期 在各種荷載組合下（地震荷載除外） maxy? ［ ? ］ （計(jì)算時(shí)分別計(jì)入和不計(jì)入揚(yáng)壓力） miny? 0 （計(jì)算時(shí)不計(jì)入揚(yáng)壓力） 其中［ ? ］為壩基容許壓應(yīng)力， ? ? 45 9 0 9 .8 1 0 2 .3 125? ????MPa 根據(jù)上表中的計(jì)算數(shù)據(jù)可知壩基應(yīng)力滿足強(qiáng)度指標(biāo)的要求。 232 2 2 2x a b x c x d x? ? ? ? ? 4. 壩內(nèi)主應(yīng)力 1? 和 2? ： 2 21 22x y y x? ? ? ???????? ? ????? 2 22 22x y y x? ? ? ???????? ? ????? 1 12a r c ta n2 yx?? ??????????? 1? 以順時(shí)針為正 ，當(dāng) x? y? 時(shí)，自豎直線量??；當(dāng) x? y? 時(shí)，自水平線量取。（假定 y? 在水平截面上按直線分布） y a bx? ?? 其中： 26WMa BB???? 212 Mb B?? 2. 壩內(nèi)剪應(yīng)力 ? ，呈拋物線分布。對(duì)于該水利樞紐重力壩是采用材料力學(xué)方法利用程序《 GDAP》對(duì)上節(jié)所述的 6 種情況進(jìn)行分析計(jì)算。 第五節(jié) 重力壩的應(yīng)力分析 應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)也是為研究解決施工和設(shè)計(jì)中的某些問題提供依據(jù)。c 抗剪斷凝聚力，取 750KPa。()c f W U c AK p? ? ?? ? 式中 ： W? 接觸面以上的總鉛直力； p? 接觸面以上的總水平力； 39。 沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析取單寬作為計(jì)算單元，計(jì)算公式為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)： 39。 第四節(jié) 重力壩的抗滑穩(wěn)定性分析 抗滑穩(wěn)定分析的目的是核算壩體沿基面的抗滑穩(wěn)定安全度。 自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +冰壓力 ④ 施工空庫(kù)情況 。 水平慣性力計(jì)算公式： /i h Ei iF G g? ? ?? 地震動(dòng)水壓力計(jì)算公式 。 ()4l l zlp h h??? 式中波浪高度 hl，波浪長(zhǎng)度 L，波浪中心線高于靜水面長(zhǎng)生的雍高為 hz。內(nèi)摩擦角 18176。 4．泥沙壓力： 泥沙淤積高程為 ，干容重 γ d=179。 2. 靜水壓力： 壩體表面靜水壓強(qiáng)，按 P=γ 0H 計(jì)算， γ 0為水容重，取值 179。 特殊荷載： 10. 校核洪水位 時(shí)的靜水壓力； 11. 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力； 12. 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的浪壓力； 13. 相應(yīng)于校核洪水位時(shí)的動(dòng)水壓力； 14. 地震荷載。 第三節(jié) 重力壩應(yīng)力穩(wěn)定分析荷載計(jì)算及組合荷載 一、作用于壩體 上的荷載 作用在 壩體結(jié)構(gòu)上的荷載，根據(jù)其作用時(shí)間出現(xiàn)的幾率及其特性為：基本荷載和特殊荷載兩大類。兩岸地形較高部位的壩段，其利用基巖的標(biāo)準(zhǔn)可比河床部位適當(dāng)放寬。滿足規(guī)范的要求。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和壓水試驗(yàn)：壩基巖石在1188m 以下基巖吸水率在 ～ 壩址兩岸巖石為花崗巖及花崗片麻巖，表層風(fēng)化嚴(yán)重，破碎層很厚，一般在 2～ 5m 左右，由此分析基巖保護(hù)條件較好。 最終決定采用的壩體基本剖面尺寸如附圖。 上游折坡點(diǎn)的確定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)上游折坡點(diǎn)應(yīng)選在壩高的 1/3～ 2/3 處。 根據(jù)規(guī)范要求：非溢流重力壩的基本斷面型式為三角形。 時(shí)，即上游面為倒坡面，此時(shí)空庫(kù)時(shí)易在下游產(chǎn)生拉應(yīng)力，不符合穩(wěn)定條件的要求，當(dāng) ? ＜ 90。實(shí)際實(shí)際時(shí)，常采用實(shí)際斷面來代替。若在某一高程線下，為了要滿足各設(shè)計(jì)要求，斷面必須向上游傾斜 ，形式復(fù)雜；理論經(jīng)濟(jì)斷面的上下游壩面都為連續(xù)變化得曲面。 二、 壩體橫斷面形狀和上下游壩坡的確定 壩體斷面上下游壩坡的選擇，必須根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析，通過對(duì)各種可能答案進(jìn)行穩(wěn)定和 應(yīng)力計(jì)算后才能決定。 一般非溢流壩壩頂寬度可取壩高的 8%～ 10%，最小尺寸不宜小于 2 米。壩頂混泥土對(duì)壩體穩(wěn)定及應(yīng)力有一定的影響，因此變化壩頂寬度，在理論上講，也將影響壩體總斷面的經(jīng)濟(jì)性，由壩頂位置一般靠近上游面，故壩頂稍寬些，大致有利一些。對(duì)有些壩，常需配合適當(dāng)?shù)膲雾攲挾?，以使各部分的尺寸協(xié)調(diào)。 例如壩頂需作公路、 人行道或通道或布置機(jī)械設(shè)備，也需要一定的寬度。當(dāng)壩體采用某種施工機(jī)械或措施進(jìn)行澆筑，有時(shí)對(duì)壩頂尺寸也有一定的要求?？紤]壩頂承受較大的沖擊力和其他的外荷載時(shí)，則在強(qiáng)度上對(duì) 壩頂最小寬度有一定的要求。 D= hl=? 175/4? L=? = hz= =? ? 校核狀況下， 2級(jí)壩相應(yīng)的 hc= 故： =h?校++= 壩頂高程 的確定 設(shè)計(jì)狀況下 壩頂 高程 =+ = 校 核狀況下 壩頂 高程 =+= 取兩個(gè)值中較大的作為 壩頂 高程，則 壩頂 高程為 ，防浪墻高取 ，則 防浪墻高程為 =。相應(yīng)吹程為 。 22 第五章 攔河壩的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壩頂高程的確定 按設(shè)計(jì)洪水位 和校核洪水位，并考慮波 浪及安全超高的影響，確定壩頂高程及防 浪墻頂高程。為了保證樞紐水庫(kù)的使用壽命和工程的效益，有設(shè)排沙底孔的必要和可能，另外樞紐下游有重要的鐵路、公路干線、農(nóng)田、村莊、人防要求必須設(shè)置泄水底孔。該水利樞紐所設(shè)的泄水孔的主要任務(wù)是排沙、泄洪相結(jié)合使用。由守口堡水樞紐的地形圖，壩軸線位置以下的河道有一處彎道，為了使水流平順，將溢流壩段布置在河 21 床靠左岸處。 溢流壩段前沿長(zhǎng)度 30m， 2孔，采用 WES 型實(shí)用堰型，堰頂高程 ,自由泄流，下游采用挑流消能方式進(jìn)行消能。 二、壩體溢流壩段的布置 壩體溢流壩段布置時(shí)，必須使水流能平順流過壩體，不致使在壩面產(chǎn)生負(fù)壓和震動(dòng)，避免發(fā)生空蝕的現(xiàn)象，并且滿足泄流的要求，尺寸足夠，保證下游不產(chǎn)生危及壩體安全的局部沖刷，應(yīng)使下泄水流平順 ，不產(chǎn)生折沖水流，